鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2179次 | 2018年07月24日
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三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的鋰電池,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。
三元鋰電池的特點(diǎn)是能量密度大,電壓更高,所以同樣重量的電池組電池容量更大,車子跑的距離也就更遠(yuǎn),速度也能更快。但是其弱點(diǎn)在于穩(wěn)點(diǎn)性較差,如果內(nèi)部短路或是正極材料遇水,都會(huì)有明火產(chǎn)生。所以一般18650電池都會(huì)有一層鋼殼保護(hù),由于特斯拉的電池組是由7000塊左右的18650電池組合而成,所以,雖然特斯拉給電池組進(jìn)行了全方位的保護(hù),但是在極端的碰撞事故中,起火隱患還是有的。
之所以這樣,原因是兩種材料在到達(dá)一定溫度時(shí)發(fā)生分解,三元鋰材料會(huì)在更低的200度左右發(fā)生分解,而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學(xué)反映更加劇烈,會(huì)釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng)。說簡(jiǎn)單點(diǎn),就是三元鋰材料比磷酸鐵鋰材料更容易著火。不過需要注意的是,我們提到的是材料,而不是已經(jīng)成為成品的電池。
磷酸鐵鋰電池則要穩(wěn)定許多,電池板就算是穿刺、短路也不會(huì)爆炸燃燒,遭到350℃的高溫也不會(huì)起火(三元鋰電池在180-250℃就扛不住了)。所以在安全性能上,磷酸鐵鋰電池略勝一籌。
正因?yàn)槿嚥牧嫌羞@樣的安全隱患,所以廠商也在努力往抑制產(chǎn)生事故的方向走。根據(jù)三元鋰材料容易熱解的特性,廠商在過充保護(hù)(OVP)、過放保護(hù)(UVP)、過溫保護(hù)(OTP)、過流保護(hù)(OCP)這幾個(gè)環(huán)節(jié)上都會(huì)下不少的功夫。特斯拉之所以對(duì)于安全性有信心,就是因?yàn)樗幸徽纂姵毓芾硐到y(tǒng),能夠?qū)⒒钚愿叩娜囯姵毓芾淼馗谩.?dāng)然,伴隨著越來越多的電池企業(yè)、車企還有專業(yè)的電池管理企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域的不斷研發(fā),更多的企業(yè)也能做到優(yōu)秀的電池管理,將安全性大大提升。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
能量密度是核心要素
能量密度(Energydensity)是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/電池厚度/電池寬度/電池長(zhǎng)度,基本單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)。電池的能量密度越大,單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的電量越多。
在這里,不得不說國家政策對(duì)于行業(yè)的指導(dǎo)性也是非常明確。2017年3月1日,中央四部委印發(fā)了《促進(jìn)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》通知,明確指出了“將提高電池比能量作為今后的重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)之一”。
以下三點(diǎn)為重點(diǎn):
1.到2020年,鋰離子動(dòng)力電池單體比能量大于300Wh/kg;系統(tǒng)比能量爭(zhēng)取達(dá)到260Wh/kg;成本小于1元/瓦時(shí);使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃;具備3C充電能力。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
2.到2025年,單體比能量達(dá)500Wh/kg。
3.力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)單體電池350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應(yīng)用。
三元是指,鋰電池里面的正極材料名稱。三元材料是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O?,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整,18650是指圓柱型電池外表尺寸:18指電池直徑18.0mm650指電池高度65.0mm,用在手機(jī)上的比較多。鋰電池比較通用,市場(chǎng)上的電池大多都是,在此不做詳述。
三元是指,鋰電池里面的正極材料名稱。常規(guī)的電池正極材料是鈷酸鋰LiCoO2,三元材料則是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整,三元材料做正極的電池相對(duì)于鈷酸鋰電池安全性高,但是平臺(tái)太低,用在手機(jī)上(手機(jī)截止電壓一般在3.4V左右)會(huì)有明顯的容量不足的感覺。18650是指圓柱型電池外表尺寸:18指電池直徑18.0mm650指電池高度65.0mm其他正極材料使用較多除了三元以外,有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、NCA等。
鋰電池,指的是一個(gè)很廣泛的大類,凡是用到鋰材料的都可以叫做鋰電池。按照學(xué)名,我們平時(shí)所說的鋰電池應(yīng)該叫鋰離子電池/鋰二次電池,有相應(yīng)的負(fù)極材料。
鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰LiCoO2、錳酸鋰LiMn2O4、鎳酸鋰LiCoxNiyMnzO2、三元材料、磷酸鐵鋰LiFePO4等。正極使用三元材料的稱為三元鋰電池;
三元鋰電池主要優(yōu)點(diǎn)是能量密度比其他材料高;
三元鋰電池的正極材料又分為NCA鎳鈷鋁和NCM鎳鈷錳;
三元材料中多數(shù)為NCM,一般我們提到的三元鋰電池指的是NCM。NCM國外代表廠商是SDI、SKI,在中國主要是力神、慧通天下、比克、萬向、德朗能等。特斯拉采用的是NCA18650型,NCA穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng),且循環(huán)性能強(qiáng);但是在制作過程中,由于Al為兩性金屬,不易沉淀,因此工藝上存在門檻。由于NCA中鋁的含量過少,因此也常稱為二元材料。
三元材料NCM產(chǎn)品型號(hào)從111三元(N:C:M=1:1:1)到433,532,622,811。隨著鎳含量遞增,電池能量密度也相應(yīng)得到了提十。
三元鋰電池這個(gè)名稱很響亮,但具體的內(nèi)容恐怕很多朋友并不清晰,需要留意下。三元正極材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢(shì),循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰更好,但在寒冷環(huán)境中又變得更差。安全方面,磷酸鐵鋰本來是最理想的,但是三元鋰的不斷加強(qiáng)的電池管理技術(shù)加持下,逐漸得到提高。
由此我們明白,在商用車領(lǐng)域,如大巴車,空間較大,對(duì)電池比能量和比功率要求相對(duì)較低,可選擇磷酸鐵鋰材料電池,發(fā)揮其循環(huán)性能好的特性。而轎車空間有限,電池用量小,則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適。從適應(yīng)政策的角度看,未來的能量密度要求更高,三元鋰電池的潛力將得到更大的發(fā)揮。
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